关于呼和浩特市城市路灯照明系统节能、节电改造方案的探讨

(1.呼和浩特市市政工程设计研究院；2.呼和浩特市市政公路工程有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要：文章对呼和浩特市的路灯照明系统选用智能路灯节电器提出建议，并对节电器节电原理进行了介绍，同时还对节电效益进行了分析。
关键词：智能路灯节电器；节能措施；节能原理；节能效益
中图分类号：TU113.6⁺66(226) 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)02—0058—01
      能源是人类赖以生存的物质基础，是国民经济持续发展的命脉。伴随着人类生产力的进步和工业现代化的发展，世界能源消耗的速度越来越快，远远超过了人口增长的速度。
      当前，我国是世界上第二能源消费大国，同时也是能源效率低浪费最严重的国家之一。为了提高能源利用率、减少环境污染，各级政府都将节能工作当成“功在当代，利在千秋”的头等大事来抓。
      呼和浩特市作为内蒙古的首府，路桥及夜景照明的耗电量非常大，而随着城市的发展，此类支出与日俱增。庞大的路灯照明系统不但会消耗大量的电能，而且还需要投入巨额的日常维护费用，这无疑将会给城市带来电力供应和财政支出的双重压力。如何缓解这一矛盾，并平衡好二者之间的关系，实现“按需照明”，显然就成为摆放在城市路灯管理者们面前的重要课题。
1 节能措施
1.1 设计方案
      设计选用照明系统灯光节电器一智能路灯节电器，它适用于路灯、日光灯和高强度放电灯照明系统。采用电感绕组线圈，不产生任何高次谐波，并有助于抑制电网申高次波，只需串联于照明配电箱开关处即可，无须改动其他电路;可实现手动/自动切换，多回路输出，方便灵活，运行十分可靠。使用方便:节电和旁路手动调节，节电率达20%～45%，无需专人看护。在节省20%以上的电费的同时，对灯具电器使用寿命延长2～3倍，大大降低运行费用，减少维护工作量。
1.2 节电原理
      任何灯具都存在最佳的工作电压区，但在电力供电输送过程中，为了避免送电过程中供电线路的损耗，要以较高的电压传送以确保用电设备达到额定电压，因此用户实际的承受电压通常会高于用电设备的额定电压。由于供电系统供电高峰期用电量较大，造成末端用户电压较低，为保证用电高峰系统能正常工作，要求变压器输出电压设计值高于电器额定值。较高的电压不仅不能让负载设备有效的工作，而且会引起发热及过早损坏，还会产生不必要的电费开支。基于以上原因，很有必要适当降低用电设备的终端电压。
      根据目前我国电网运行的现状，一般在用电高峰期的部分灯具工作在额定电压或超压范围动作，尤其路灯在下半夜当用电低峰期电压升高后路灯处于超压环境工作，增加了不必耍的电能损耗，并容易造成路灯设施的损坏。智能路灯节电器通过借助扼流器作用，在灯具满电压启动预热并工作稳定后适当调整灯具两端电压，保持灯具工作最佳有效值电压，减少多余的功率消耗、灯具损耗及人工维护费用相应降低。达到合理调节电压，发挥灯具电器最佳作用。
      由于气体放电光源，采用自藕变压器式镇流器作为扼流圈，限制流过灯丝的电流，而这些镇流器扼流能力差，自身压降大，会产生大量的热，灯具的用电率随之下降。智能路灯节电器通过内置的扼流器，用于减少灯具系统的感抗，令消耗在单个镇流器上的热耗大大减少，从而提高灯具系统的用电率。降低电感镇流器热耗。
      另外，照明系统中各种非线组件的存在及大量设备的频繁启动，使得电网中总存在着高次谐波、瞬流等干扰。驱动电度表力矩大小，正是由于高次谐波、瞬流的存在，它会导致作用于电度表盘上的力矩突然发生变化，从而导致电度表产生阶段的冲击式跳动，产生过度计量。智能路灯节电器针对性地进行了部件优化组合，主部件扼流器与效率提升器相当于滤波器件，加上特有的氧化物变阻体组件，这些结构能有效抑制所控电路中杂波和电涌，从而最大限度的消除过度计量。                       
      传统的气体放电光源，因为结构的特点，功率因数较低。在负荷需用的有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率将增加，从而增加线路电流，增大线损，耗电量也增多。智能路灯节电器采用了特殊的结构设计，靠特有的辅助绕组件产生激磁电流，吸收系统中部分反向电流用以提供负载运行需要的无功率，从而达到改善功率因数。
1.3 系统设计原则
      本着以可靠性、实用性为前提，兼顾先进性的原则制订本系统设计方案。
      先进性:整个系统在五年内保持先进，系统所采用的设备与技术能适应以后发展。
      可扩展性:能够适应不断增加的业务需求，当增设新的监控终端时，只需简单地增加少量部件。
      开放性:整个网络是一个开放系统，能容入不同厂商的产品，而不是由个别供应商提供的系统。
      灵活性:系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，利用现有资源灵活，将各类型资源的利用，都溶入组网方案之中。能满足不同监控终端的业务需要，软件功能全面，配置方便。
      可靠性：组网设备可靠，组网方案可靠，可根据路灯管理处需要采用备份路由。
      可操作性和可维护性：系统操作简单易学，操作人员可快速掌握使用方法，监控器本身和现场设备之间具有明晰的接口，出现问题时可迅速找出故障原因，便于使用维护。
      实用性：从用户角度出发，系统能使路灯控制箱少人值守和无人值守成为可能。充分利用现有资源，尽量降低选购设备成本，使系统具有较高的性能价格比。
      实时性：系统具有很快的响应性能。  
2 节能效益分析 
2.1 节电效益
      直接经济效益(以3 300万kW•h为例)以节电率最少25%计算，每年节约电费最少可达825万kW•h，市财政每年可减少电费支付330万元。
     年内市财政至少可节约路灯照明电费支出1 650万元。5年内呼和浩特市收益最少在2 000万元以上，(该设备设计寿命10万h，每天24h用电，可用11年)后五年最少可节支4 000万元。
2.2 社会效益
      本项目响应了国家发展改革委员会关于“节能中长期专项规划”中包含的绿色照明工程：“十一五”期间重点推广灯光节能，本项目作为中国绿色照明工程的示范项目，对社会将产生积极影响。呼和浩特市作为内蒙古省会，5年累计节约用电4 380万kW•h，相当于节约1.8万t标准煤，减排二氧化碳0.99万t，由此产生的社会效应十分明显。
2.3 间接经济效应
2.3.1 功率因数的提高，可以减少因功率因数较低而带来的供电局罚款并获取收益，功率因数变化可以由电力公司对功率因数记录统计对比得出；同时，提高功率因数，减少无功损耗，增加照明线路安全系数。
2.3.2 改善照明环境。故综上所树，呼和浩特市城市路灯节电、节能系统改造工程项目的实施，可收到良好的经济效益和社会效益。
［参考文献］
［1］ 中华人民共和国节约能源法.
［2］ 建筑照明设计标准.

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